Водонепроникний електрод

Изобретение относится к биологической экспериментальной технике по конструированию электродов для отведения электрокардиосигналов от тела водных биообъектов в условиях их свободного плавления в ограниченной акватории. Предназначено для использования в научно-исследовательских лабораториях, океанариумах, на плавбазах для выяснения особенностей функционирования, деятельности сердца дельфина в условиях, близких к естественным, для прогнозирования состояния газообменной функции и механизмов ее регулирования в организме млекопитающего, что представляется полезным для предварительной оценки и прогнозирования динамики отдельных показателей состояния кардио-респираторной системы акванавтов при погружениях во время поисково-спасательных работ, при освоении шельфа. Известные устройства, используемые в кабинетах функциональной диагностики, исследовательских физиологических лабораториях (Электрический экран по а.с. №171966,1965, электрод для электропунктуры по а.с. №117, 6887, 1965, устройство для регистрации тонуса мышечной ткани по а.с. №311616, 1971, устройство для рефлексотерапии по а.с. №1169653, 1983, электрод присоска по а.с. №449729, 1975) по своим конструктивнофункциональным характеристикам не пригодны для использования их в воде. Многих физиологов интересует вопрос, как функционирует сердце у "профессионального" ныряльщика - дельфина, когда животное свободно плавает, ныряет. При решении этой задачи возникают две большие проблемы - как приучить дельфина носить на своем теле во время плавания необходимые устройства, какие электроды использовать из числа известных. Первая проблема решается относительно легко. Дельфины поддаются дрессировке. Они успешно выполняют цирковые и другие полезные работы. Вторая проблема довольно трудная. Патентный поиск показал, что ни один кардиоэлектрод из известных в медицине, науке, технике не дал результатов при использовании их в роде, тем более и морской. Когда животное плавает, ныряет, отвести электрокардиосигнал не удается по нашему наблюдению по причине невозможности фиксировать на теле животного электроды и потому, что все известные устройства водопроницаемые конструкции. Если электроды из числа известных закрепить на теле дельфина с помощью бандажей, сбруи, седел, отводимый сигнал равен нулю. Эксперименты в специальной большой ванне с морской водой, дельфином и электродами показали короткое замыкание входных цепей, что позволило сделать вывод, все эти устройства (электроды) водопроницаемы, а потому не пригодны для отведения электрокардиосигнала свободно плавающего животного в морской воде, что в итоге является существенным препятствием для использования аналогов. Означенные выше аналоги используются в воздушной среде и при отведении электрокардиосигнала, преимущественно на неподвижном биообъекте. В водных условиях, когда животное свободно плавает, ныряет, на электроды воздействует механическая, постоянно меняющаяся, нагрузка, как по величине, так и по направлению, когда животное ныряет и свободно "по своему усмотрению" меняет направление своего питания. В морской воде возникают особо жесткие требования к процессу отведения биоэлектросигнала необходимо отвести электрокардиосигнал в среде электролита (морская вода) необходимо выполнить строжайшее условие изолировать место фиксации контактного элемента электрода, размещенного в оптимальных местах на теле дельфина [Роспатент №2019102, 1994] от среды естественного нахождения животного, от морской воды. Целью изобретения является расширение технических возможностей водонепроницаемых электродов. После тщательного, изучения условий, в которых должно функционировать устройство, был сконструирован водонепроницаемый электрод. После экспериментальной проверки отличительных свойств в полевых условиях в районе Севастополя, повторяемости результата по продолжительности отведения электрокардиосигнала свободно плавающего дельфина с помощью сконструированных водонепроницаемых электродов рисч, убедила заявителей, что найдена конструкция водонепроницаемого электрода, который в отличие от прототипа и аналогов позволяет отводить электрокардиосигнал, когда животное свободно плавает в морской воде. Из известных водонепроницаемых электродов наиболее близким по технической сущности является водонепроницаемый электрод, описанный в патенте США №4637399. Электрод представляет собой куполообразную присоску из водонепроницаемого эластичного материала и имеет центральное отверстие, которое закрыто электродной пластиной и отводящим приводом. Полость между корпусом и эластичной пластиной выполнена электроизоляционным герметикой. В физиологии морских млекопитающих известны конструкции водонепроницаемых электродов, в том числе и, для отведения электрокардиосигнала дельфина (Колчинская А.З. и др. Дыхание и кислородные режимы организма дельфина. - К.: Наук. думка, 1980. - С.182, 197). Используемые авторами электроды применялись в лабораторных условиях, т.е. на сухом животном, имели ряд существенных недостатков. На первых порах использовалась игла, покрытая изоляционным лаком с оголенным концом на протяжении 1см. Этот электрод был инвазивного применения, а потому его использование на свободно плавающем животном исключалось. Дельфин - это эмоциональное животное, при нанесении укола в условиях, когда животное свободно плавает, то без объяснений понятно, к какому результату это приведет, хотя бы к такому, что такое животное в вольере не подпустит Вас к себе ближе, чем на 5метров. О какой фиксации, о каком отведении может идти речь? Затем использовалась воронкообразная присоска, которая имела жесткий, относительно с размерами присоски длинный боковой отросток, который отходил под прямым углом к оси присоски, проходящей перпендикулярно к поверхности тела дельфина и которая проходила через головку присоски и центр круга тела дельфина, покрываемого присоской при фиксации электрода, присоска имела цилиндрическую головку высотой более 1см. Жесткий боковой отросток вел себя как вороток и подрывал присоску, нарушалась фиксация, водонепроницаемость, а потому отведение электрокардиосигнала практически осуществить не удавалось. Представленная к защите конструкция водонепроницаемого электрода лишена этих недостатков и существенно отличается от эти х и други х конструкций тремя существенными признаками водонепроницаемостью, гидродинамичностью поверхности, подвижностью бокового отростка. Конструкция бокового отростка конусообразная, основанием отросток отходит от вершины присоски и составляет с ней единое целое, отросток отходит под острым углом к оси, проходящей через вершину присоски перпендикулярно к поверхности тела животного через центр контактного элемента кольца и конусообразной боковой поверхности под острым углом, угол всегда меньше 90°. Подвижность вершины бокового отростка, острый угол его отхождения от боковой поверхности, цельнолитый корпус присоски и бокового отростка из упругого эластичного водоотталкивающего материала. В целом же водонепроницаемость и гидродинамичность поверхности, подвижность бокового конусообразного отростка, острый угол его отхождения от боковой поверхности присоски ближе к ее вершине отличают представленную к защите конструкцию. Водонепроницаемый электрод представляет собой воронкообразную присоску, выполненную из эластического водоотталкивающего материала с боковым конусообразным отростком из того же материала, соединенным основанием с боковой наружной поверхностью присоски ближе к ее вершине под острым углом (угол всегда меньше 90°) и представляет с присоской единое целое тело, отводящая токопроводящая цепочка состоит из контактного элемента -плоского кольца, конической пружины, расширенной частью подпружинивающей контактный элемент и соединена с ним, суженной частью пружина соединена с гидроизолированным проводником, который выходит из присоски через вершину бокового отростка, втулка в центральной части вершины присоски имеет горизонтальную ребристость, а гидроизолированный токопроводник в центральной части вершины присоски и боковом конусообразном отростке наглухо спрессован. Отличительной особенностью электрода является его водонепроницаемость, подвижность вершины бокового отростка, его конусообразность, отхождение от боковой наружной поверхности присоски под острым углом, гидродинамичность поверхности, в целом водонепроницаемость электрода. Водонепроницаемый электрод изображен на чертежах: на фиг.1 - разрез пополам через вершину присоски, основание и вершину бокового отростка (через токоотводящую цепочку - плоское кольцо, коническую пружину, токопроводящую втулку вершины присоски гидроизолированный токопроводник); на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - то же, вид снизу; на фиг.4 - то же, общий вид. Водонепроницаемый электрод содержит: контактный элемент - плоское кольцо 3, коническую пружину 4, втулк у 5, гидроизолированный токопроводник 6, воронкообразную присоску 1, боковой конусообразный отросток 2. Опыт непосредственной работы с животным при использовании представленного к защите устройства водонепроницаемого электрода показал, что такие электроды позволяют исследовать динамику электрокардиограммы сердца дельфина непрерывно на протяжении 45 60 минут и более в условиях свободного плавания животного в морской воде в ограниченной акватории. На фиг.5 представлена электрокардиограмма дельфина, полученная с использованием водонепроницаемых электродов при свободном плавании дельфина в ограниченной акватории, в вольере. Непрерывная запись размещена в воде строки. Точками обозначен момент, в течение которого состоялся дыхательный акт выход/вдо х, т. е. животное выдохнуло и вдохн уло, горизонтальной стрелкой после точки обозначено вектором вправо, что животное после совершения дыхательного акта плавает в поверхностный слоях и не ныряет, вертикальной стрелкой после точки вектором вниз, когда животное после совершения акта выдох-вдох ныряет, что изменен характер электрокардиограммы. При нырянии у дельфина развивается брадикардия замедление сердечных сокращений, при плавании в поверхностных слоях у животного брадикардия не развивается, т. е. замедления не отмечено. Исходя из изложенных поясняющих материалов авторам водонепроницаемый электрод представляется оригинальным в пределах следующих существенных признаков.